肢体缺血预处理对单肺通气的肺功能保护作用研究*

高峰，赵春明，孙玉荣，温秋婷，于秀文，张晓杰，王显艳，张文华

（1.齐齐哈尔医学院第三附属医院麻醉科，黑龙江齐齐哈尔161099；2.齐齐哈尔医学院病理学院，黑龙江齐齐哈尔161006）

·临床论著·

肢体缺血预处理对单肺通气的肺功能保护作用研究*

高峰1，赵春明2，孙玉荣2，温秋婷2，于秀文2，张晓杰2，王显艳2，张文华1

（1.齐齐哈尔医学院第三附属医院麻醉科，黑龙江齐齐哈尔161099；2.齐齐哈尔医学院病理学院，黑龙江齐齐哈尔161006）

目的探讨肢体缺血预处理对单肺通气（OLV）时肺功能的保护作用。方法选取该院2013～2014年行食管癌根治术患者30例，随机分为缺血预处理组和对照组，每组15例。实验组行远端缺血预处理，对照组不行缺血预处理。分别在各时间抽取动脉血、静脉血及记录机械通气指标。结果T0时间实验组与对照组的各指标比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；OLV开始后，T1和T2时间，实验组与对照组的氧合指数（OI）显著降低，但实验组仍高于对照组（P＜0.05）；对照组的肺泡-动脉氧分压差（PA-aDO2）在T1时间明显升高（P＜0.05），而实验组各时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。两组患者T1、T2时间的血浆白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平显著升高（P＜0.05），且对照组高于实验组（P＜0.05）；T3时间实验组的IL-1、IL-6及TNF-ɑ基本恢复至T0时的水平（P＞0.05），而对照组高于T0（P＜0.05）。结论肢体缺血预处理可抑制OLV时因肺组织缺血/再灌注损伤所引起的炎症反应，降低肺损伤程度，加快肺功能恢复。

缺血预处理；单肺通气；肺功能；食管癌

单肺通气（one-lung ventilation，OLV）是胸外科手术常用的通气方法。OLV技术满足胸外科手术的要求，但也引发肺内分流、通气血流比例失调、肺缺血再灌注损伤等生理紊乱，诱发肺部及全身的炎症及应激反应，是胸科患者围术期并发症的重要原因[1-3]。缺血预处理是指经过四肢的短暂缺血，使心、脑、肾等远隔器官对较长时间缺血损伤的耐受性增加[4-5]。本试验拟对食管癌切除术中实施长时间OLV的患者行股动脉的多次短暂缺血再灌注，探讨肢体缺血预处理对长时间处于缺氧状态肺组织的保护作用，为临床寻找减轻OLV肺损伤的有效方法。

1 资料与方法

1.1一般资料

1.1.1 研究对象选取2013年6月-2014年12月在本院行左侧开胸食管癌根除术的患者。

1.1.2 纳入标准①美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists，ASA）分级为Ⅰ、Ⅱ级；②签署知情同意书；③研究方案经医院伦理委员会审批通过。

1.1.3 排除标准①有高血压、糖尿病、冠心病病史；②有哮喘、结核、慢性支气管炎等肺部疾病；③合并呼吸道感染；④术前经放疗或化疗，或有皮质素、抗生素使用史；⑤术中出血量＞15％体重或术中输血。

1.1.4 分组将符合标准的30例患者随机分为缺血预处理组（实验组）和非缺血预处理组（对照组），每组15例。实验组年龄43～74岁，平均（62.8±6.7）岁；对照组年龄40～71岁，平均（61.5±6.2）岁。

1.2方法

对患者进行麻醉前评估，常规禁食、禁饮8 h。开放右上肢静脉通道，依次注射咪达挫企0.08～0.12 mg/kg、舒芬太尼0.1～1.0μg/kg、依托咪脂0.2～0.6 mg/kg和苯横酸阿曲库铵0.15 mg/kg，行快速麻醉诱导。实验组在OLV前给予下肢止血带充气加压，将14 cm宽的止血带系于左大腿，下缘距膝关节4～5 cm，充气至600 mmHg，至患者足背变白，无法触及动脉为准。持续5 min，再完全放气5 min，重复3个周期。对照组在相同位置放置止血带，但不充气加压。OLV的吸入氧浓度（fraction of inspiration O2，FIO2）为60％～80％，氧流量1.0～1.5 L/min。见图1。

图1 研究路线

1.3检测时间及指标

1.3.1 检测时间分别于气管插管后5 min（T0）、OLV后60 min（T1）、恢复双肺通气后10 min（T2）及手术结束时（T3）记录检测指标。

1.3.2 免疫学指标取静脉血，酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）白细胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）。

1.3.3 血气指标取动脉血测定血氧分压（partial pressure of oxygen，PaO2）、血氧分压（partial pressure of oxygen，PAO2）、吸入氧分压（partial pressure of inspiratory oxygen，PIO2）和血二氧化碳分压（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）。按照公式计算肺泡-动脉氧分压差（alveolar arterial oxygen partial pressure difference，PA-aDO2），其中R=0.8～1.0，大气压（barometric pressure，PB）=760 mmHg，水蒸气压（water vapor pressure，PH2O）=47 mmHg[6-7]。

计算氧合指数（index of oxygenation，OI），OI=PaO2/FIO2[6]。

1.3.4 呼吸动力学指标记录气道峰压（airway peak pressure，Ppeak）、呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）、潮气量（tidal volum，Vt）及呼气末二氧化碳分压（the end tidal carbon dioxide pressure，PETCO2）。

1.4统计学方法

采用SPSS 15.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，用独立样本t检验，计数资料以率表示，行χ2检验，患者各时间点指标比较经方差齐性分析后行单因素方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1一般情况

两组患者在年龄、性别、体重、OLV时间及手术时间比较，差异无统计学意义，有可比性。见表1。

2.1血气指标比较

表1 两组患者一般情况

表2 两组各时间的血气指标比较（mmHg±s）

表2 两组各时间的血气指标比较（mmHg±s）

注：†与T0时间比较，P＜0.05

组别T0T1T2T3PPaO2/mmHg实验组85.582±3.826117.275±23.144†105.862±13.48297.526±4.463＜0.05对照组84.285±4.624265.837±31.720†169.516±15.769†111.038±23.199†＜0.05t值0.842-1.674-1.977-2.012P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 PaCO2实验组38.210±2.63437.592±2.23337.611±2.09437.325±2.143＞0.05对照组38.539±2.41036.8±2.437.427±2.14938.620±2.837＞0.05t值0.2430.2240.3570.851P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 PA-aDO2实验组419.338±65.729493.391±22.012473.541±52.179438.590±62.902＞0.05对照组401.505±77.271571.324±57.611†350.5±42.2324.523±67.173＜0.05t值0.522-2.188-2.327-1.099P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 OI实验组504.164±81.683410.127±52.378†430.838±67.236†464.715±68.342＜0.05对照组499.525±77.983331.314±57.462†370.529±52.545†445.516±67.138＜0.05t值-0.610-3.192-2.3310.537P＞0.05＜0.05＜0.05＞0.05

T0时，两组PaO2、PaCO2、PA-aDO2及OI比较，差异无统计学意义。T1、T2和T3时间，两组PaCO2比较差异无统计学意义；且两组组内各时间点比较，差异无统计学意义。而T2、T3时间，两组PaO2、PA-aDO2和OI比较，差异有统计学意义，对照组PaO2高于实验组，OI低于实验组。对照组PaO2、PA-aDO2、OI水平随时间延长变化显著（P＜0.05）；T1时间PaO2和PA-aDO2升高，OI降低。而实验组PA-aDO2水平无明显变化（P＞0.05）。见表2。

2.2呼吸动力学指标比较

两组各时间点的呼吸动力学指标比较，差异无统计学意义（P＞0.05），即随时间延长两组有相同的变化趋势。Ppeak在T1、T2时高于T0（P＜0.05），而Vt与PETCO2随时间延长无明显变化（P＞0.05）。见表3。

表3 两组各时间的呼吸动力学指标比较（±s）

表3 两组各时间的呼吸动力学指标比较（±s）

注：†与T0时间比较，P＜0.05

组别T0T1T2T4PPpeak/cmH2O实验组14.152±2.48417.311±3.151†16.873±2.493†15.052±2.033＜0.05对照组14.365±2.54417.812±3.475†16.394±2.178†15.264±2.698＜0.05t值0.2240.3780.5870.631P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 Vt/L实验组0.447±0.0610.443±0.0690.432±0.0600.427±0.056＞0.05对照组0.425±0.0560.426±0.0670.447±0.0480.438±0.066＞0.05t值0.4240.3080.5630.621P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 PETCO2/mmHg实验组37.379±3.61536.816±3.33736.900±3.12837.385±3.241＞0.05对照组36.708±3.29636.915±3.14535.317±2.54436.493±2.841＞0.05t值0.2980.1780.4770.549P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05

表4 两组各时间的免疫学指标比较（±s）

表4 两组各时间的免疫学指标比较（±s）

注：†与T0时间比较，P＜0.05

组别T0T1T2T3PIL-1/（pg/L）实验组32.834±2.51537.323±2.237†40.120±2.033†33.913±2.682＜0.05对照组33.427±2.14544.338±1.669†51.660±1.698†46.312±1.407†＜0.05t值1.211-2.373-4.537-3.211P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 IL-6/（ng/L）实验组78.911±21.46284.322±21.769†99.521±24.386†80.545±20.621＜0.05对照组82.810±28.518118.455±34.573†155.717±42.781†188.210±60.392†＜0.05t值0.393-4.18612.261-9.751P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 INF-α/（ng/ml）实验组93.272±16.458327.915±54.373†210.116±22.124†121.784±30.971＜0.05对照组90.465±19.997416.747±56.469†282.460±31.687†144.371±36.315†＜0.05t值0.438-3.188-5.977-0.886P＞0.05＜0.05＜0.05＞0.05

2.3免疫学指标比较

与T0比较，两组患者T1、T2时间的血浆IL-1、IL-6及TNF-α显著上升（P＜0.05），且对照组高于实验组（P＜0.05）。T3时间实验组的IL-1、IL-6及TNF-α基本恢复至T0时的水平，而对照组仍高于T0。见表4。

3 讨论

OI是PaO2与FIO2的比值，反映肺部氧合功能和换气功能的变化，对肺部通气/血流比例失调或肺功能障碍患者，OI值降低[8-9]；PA-aDO2是反映肺弥散功能的重要指标，可准确地反映肺损伤程度，其值越高，肺功能越差[10]。本实验中，T0时间，实验组与对照组的上述指标比较差异无统计学意义；OLV开始后，T1、T2时间实验组与对照组的OI显著降低，但实验组仍高于对照组（P＜0.05）；对照组PA-aDO2在T1时间明显升高（P＜0.05），而实验组各时间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。结果表明，肢体缺血预处理可一定程度清除肺功能氧合功能障碍，防止肺功能弥散，但不可完全避免肺损伤。

IL-1、IL-6及TNF-α是炎症细胞因子。其中IL-1是最早升高的促炎因子，在炎症反应的启动、加重过程中发挥重要作用[11]；IL-6是一种多样性的前炎症因子，对集体的免疫反应和造血调控起重要的调节作用；TNF-α是巨噬细胞或粒细胞刺激因子的强烈诱导剂[12]，应激反应时其是引发全身炎症反应的重要介质，高浓度的TNF-α可能激发机体的炎症连锁反应。本组研究中，与T0时间比较，两组患者T1、T2时间的血浆IL-1、IL-6及TNF-α水平明显升高（P＜0.05），且对照组高于实验组（P＜0.05）；T3时间实验组的IL-1、IL-6及TNF-ɑ基本恢复至T0时的水平，而对照组仍高于T0。说明OLV会引发机体的炎症反应，造成肺组织的缺血/再灌注损伤，而肢体缺血预处理则可以降低机体炎症因子IL-1、IL-6及TNF-α水平，从而抑制炎症反应，起保护肺功能的作用。

观察各指标随时间的变化可见，PaO2、PA-aDO2、OI、Ppeak、IL-1、IL-6及TNF-α随OLV时间延长逐渐恶化，而后又逐渐好转（如PaO2在T0时间明显低于T1），且炎症因子在恢复双肺通气后仍然维持在较高水平。说明OLV时，患者肺功能在经历临床功能的改变，即在一段时间内损伤严重，但随着恢复双肺通气，肺功能有逐渐恢复的趋势，其区别仅在于恢复肺功能所需的时间。实验结果表明，实行肢体缺血预处理的实验组，上述指标在恢复双肺通气的T2时间点即可恢复（与T0比较差异无统计学意义）；而对照组则在手术结束时方可恢复，或手术结束时仍未恢复。手术结束后是否能恢复至术前水平，则需进一步的研究。可见肢体缺血预处理可以加快肺功能缺血/再灌注损伤的恢复。

目前，缺血预处理对OLV时肺功能及抑制全身炎症反应的作用机制是缺血预处理与受保护的肺组织间产生某种传输，可能通过全身性保护反应、体液信号或神经介质来实现[13]。本研究中，实验组的炎症反应明显受抑制，进一步验证该结论，即肢体远端缺血预处理通过平衡全身抗炎反应与促炎反应，实现全身性的保护反应，达到保护肺功能的目的。

综上所述，肢体缺血预处理可抑制OLV时因肺组织缺血/再灌注所引起的炎症反应，降低肺损伤程度，加快肺功能的恢复。

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（申海菊 编辑）

Protective effect of limb ischemic preconditioning on lung function during one-lung ventilation*

Feng GAO1,Chun-ming ZHAO2,Yu-rong SUN2,Qiu-ting WEN2,Xiu-wen YU2,Xiao-jie ZHANG2,Xian-yan WANG2,Wen-hua ZHANG1
(1.Department of Anesthesiology,the Third Affiliated Hospital,Qiqihar Medical School,Qiqihar,Heilongjiang 161099,P.R.China;2.Department of Pathology,Qiqihar Medical University,Qiqihar,Heilongjiang 161006,P.R.China)

【Objective】To study the protective effect of limb ischemic preconditioning on lung function during one-lung ventilation.【Methods】Thirty patients receiving esophageal cancer resection in our hospital from 2012 to 2014 were randomly allocated to experimental group and control group.The patients in the experimental group all accepted distal ischemic preconditioning,while those in the control group did not.Breathing dynamics indicators,immunological parameters and blood indicators were recorded at 4 time points and compared.【Results】Oxygenation index(OI)at T1and T2was lower than that at T0in both groups,but OI of the experimental group was higher than that of the control group(P＜0.05).PA-aDO2of the control group was significantly higher at T1(P＜0.05),while that of the experimental group showed no significant change(P＞0.05).In both groups plasma IL-1,IL-6 and TNF-ɑ levels significantly increased at T1and T2(P＜0.05),and they were higher in the control group than in the experimental group(P＜0.05).At T3,IL-1,IL-6 and TNF-ɑ in the experimental group returned to the level of T0(P＞0.05),but those in the control group were still higher than T0levels(P＜0.05).【Conclusions】Limb ischemic preconditioning can inhibit the inflammatory response caused by ischemia-reperfusion injury of lung tissue,which helps to reduce lung injuryand accelerate the recovery of lung function.

ischemic preconditioning;one-lung ventilation;lung function;esophageal cancer

R655.3；R614

A

1005-8982（2015）35-0053-05

2015-04-16

黑龙江省教育厅科学技术研究面上项目（No：12531804）；齐齐哈尔市科学技术计划项目（No：SFGG-201309）

王显艳，E-mail：wangxyxw@163.com；张文华，E-mail：zwh-doctor@163.com